При последовательном соединении резисторов ток через них наименьшее падение: Последовательное и параллельное соединение проводников

Последовательное и параллельное соединение проводников

Последовательное и параллельное соединение очень широко используется в электронике и электротехнике и порой даже необходимо для правильной работы того или иного узла электроники. И начнем, пожалуй, с самых простых компонентов радиоэлектронных цепей — проводников.

Для начала давайте вспомним, что такое проводник? Проводник — это вещество или какой-либо материал, который отлично проводит электрический ток. Если какой-либо проводник отлично проводит электрический ток, то он в любом случае обладает каким-либо сопротивлением. Сопротивление проводника мы находим по формуле:

формула сопротивление проводника

ρ – это удельное сопротивление, Ом × м

R – сопротивление проводника, Ом

S – площадь поперечного сечения, м²

l – длина проводника, м

Более подробно об этом я писал здесь.

Следовательно, любой проводник представляет из себя резистор с каким-либо сопротивлением. Значит, любой проводник можно нарисовать так.

обозначение резистора на схемах

Последовательное соединение проводников

Сопротивление при последовательном соединении проводников

Последовательное соединение проводников — это когда к одному проводнику мы соединяем другой проводник и так по цепочке. Это и есть последовательное соединение проводников. Их можно соединять с друг другом сколь угодно много.

последовательное соединение резисторов

Чему же будет равняться их общее сопротивление? Оказывается, все просто. Оно будет равняться сумме всех сопротивлений проводников в этой цепи.

Получается, можно записать, что

формула при последовательном соединении резисторов

Пример

У нас есть 3 проводника, которые соединены последовательно. Сопротивление первого 3 Ома, второго 5 Ом, третьего 2 Ома. Найти их общее сопротивление в цепи.

Решение

R_общее =R₁ + R₂ + R₃ = 3+5+2=10 Ом.

То есть, как вы видите, цепочку из 3 резисторов мы просто заменили на один резистор R_AB .

показать на реальном примере с помощью мультиметра
Видео где подробно расписывается про эти соединения:

Сила тока через последовательное соединение проводников

Что будет, если мы подадим напряжение на концы такого резистора? Через него сражу же побежит электрический ток, сила которого будет вычисляться по закону Ома I=U/R.

Получается, если через резистор R_AB течет какой-то определенный ток, следовательно, если разложить наш резистор на составляющие R₁ , R₂ , R₃ , то получится, что через них течет та же самая сила тока, которая текла через резистор R_AB .

сила тока через последовательное соединение проводников

Получается, что при последовательном соединении проводников сила тока, которая течет через каждый проводник одинакова. То есть через резистор R₁ течет такая же сила тока, как и через резистор R₂ и такая же сила тока течет через резистор R₃ .

Напряжение при последовательном соединении проводников

Давайте еще раз рассмотрим цепь с тремя резисторами

Как мы уже знаем, при последовательном соединении через каждый резистор проходит одна и та же сила тока. Но вот что будет с напряжением на каждом резисторе и как его найти?

Оказывается, все довольно таки просто. Для этого надо снова вспомнить закон дядюшки Ома и просто вычислить напряжение на  любом резисторе. Давайте так и сделаем.

Пусть у нас будет цепь с такими параметрами.

Мы теперь знаем, что сила тока в такой цепи будет везде одинакова. Но какой ее номинал? Вот в чем загвоздка. Для начала нам надо привести эту цепь к такому виду.

Получается, что в данном случае R_AB =R₁ + R₂ + R₃ = 2+3+5=10 Ом. Отсюда уже находим силу тока по закону Ома I=U/R=10/10=1 Ампер.

Половина дела сделано. Теперь осталось узнать, какое напряжение падает на каждом резисторе. То есть нам надо найти значения U_R1 , U_R2 , U_R3  . Но как это сделать?

Да все также, через закон Ома. Мы знаем, что через каждый резистор проходит сила тока 1 Ампер, мы уже вычислили это значение. Закон ома гласит I=U/R , отсюда получаем, что U=IR.

Следовательно,

U_R1 = IR₁ =1×2=2 Вольта

U_R2 = IR₂ = 1×3=3 Вольта

U_R3 = IR₃ =1×5=5 Вольт

Теперь начинается самое интересное. Если сложить все падения напряжений на резисторах, то можно получить… напряжение источника! Он у нас равен 10 Вольт.

Получается

U=U_R1+U_R2+U_R3

Мы получили самый простой делитель напряжения.

Вывод: сумма падений напряжений при последовательном соединении равняется напряжению питания.

 

Параллельное соединение проводников

Параллельное соединение проводников выглядит вот так.

параллельное соединение резисторов

Ну что, думаю, начнем с сопротивления.

Сопротивление при параллельном соединении проводников

Давайте пометим клеммы как А и В

В этом случае общее сопротивление R_AB будет находиться по формуле

 

Если же мы имеем только два параллельно соединенных проводника

То в этом случае можно упростить длинную неудобную формулу и она примет вид такой вид.

Напряжение при параллельном соединении проводников

Здесь, думаю ничего гадать не надо. Так как все проводники соединяются параллельно, то и напряжение у всех будет одинаково.

Получается, что напряжение на R1 будет такое же как и на R2, как и на R3, так и на Rn

Сила тока при параллельном соединении проводников

Если с напряжением все понятно, то с силой тока могут быть небольшие затруднения. Как вы помните, при последовательном соединении сила тока через каждый проводник была одинакова. Здесь же совсем наоборот. Через каждый проводник будет течь своя сила тока. Как же ее вычислить? Придется опять прибегать к Закону Ома.

Чтобы опять же было нам проще, давайте рассмотрим все это дело на реальном примере. На рисунке ниже видим параллельное соединение трех резисторов, подключенных к источнику питания U.

Как мы уже знаем, на каждом резисторе одно и то же напряжение U. Но будет ли сила тока такая же, как и во всей цепи? Нет. Поэтому для каждого резистора мы должны вычислить свою силу тока по закону Ома I=U/R. В результате получаем, что

I₁ = U/R₁

I₂ = U/R₂

I₃ = U/R₃

Если бы у нас еще были резисторы, соединенные параллельно, то для них

I_n = U/R_n

В этом случае, сила тока в цепи будет равна:

Задача

Вычислить силу тока через каждый резистор и силу тока в цепи, если известно напряжение источника питания и номиналы резисторов.

Решение

Воспользуемся формулами, которые приводили выше.

I₁ = U/R₁

I₂ = U/R₂

I₃ = U/R₃

Если бы у нас еще были резисторы, соединенные параллельно, то для них

I_n = U/R_n

Следовательно,

I₁ = U/R₁ = 10/2=5 Ампер

I₂ = U/R₂ = 10/5=2 Ампера

I₃ = U/R₃ = 10/10=1 Ампер

Далее, воспользуемся формулой

чтобы найти силу тока, которая течет в цепи

I=I₁ + I₂ + I₃ = 5+2+1=8 Ампер

2-ой способ найти I

I=U/R_общее

Чтобы найти R_общее мы должны воспользоваться формулой

Чтобы не париться с вычислениями, есть онлайн калькуляторы. Вот один из них — «калькулятор резисторов«. Я за вас уже все вычислил. Параллельное соединение 3-ех резисторов номиналом в 2, 5, и 10 Ом равняется 1,25 Ом, то есть R_общее = 1,25 Ом.

I=U/R_общее = 10/1,25=8 Ампер.

Параллельное соединение резисторов в электронике также называется делителем тока, так как резисторы делят ток между собой.

Ну а вот вам бонусом объяснение, что такое последовательное и параллельное соединение проводников от лучшего преподавателя России.

Подробное объяснение на видео:

Прикольный набор радиолюбителя по ссылке <<<

Похожие статьи по теме «последовательное и параллельное соединение»

Закон Ома

Проводник (электрический проводник)

Что такое резистор

Делитель напряжения

Делитель тока

Что такое напряжение

Что такое сила тока

формулы как найти силу тока, общее сопротивление, напряжение

Содержание

1. Виды соединений электрических проводников
2. Последовательное
3. Параллельное
4. Смешанное
5. Как вычисляются напряжение, сила тока и электрическая мощность в зависимости от подключения
6. При параллельном соединении
7. При последовательном соединении
8. Примеры расчетов
9. Для резисторов
10. Для лампочек
11. Для светодиодов

При разработке электрических цепей применяется последовательное и параллельное соединение проводников. Умение анализировать (как количественно, так и качественно) и рассчитывать такие схемы является базовым принципом знаний электротехники.

Виды соединений электрических проводников

Основными схемами подключения являются параллельное и последовательное соединение. Также существуют комбинации из этих двух включений.

Последовательное

При последовательном (в зарубежной терминологии serial) соединении выводы элементов соединяются так, чтобы получилась цепочка. Один вывод устройства подключается к одному соседнему звену, а второй – к другому, с противоположной стороны.

Последовательное соединение и практический пример применения.

Параллельное

При параллельном (parallel) включении одноименные выводы элементов цепи соединяются между собой. Практический пример – лампы в многорожковой люстре или повторители светового сигнала поворота в автомобиле.

Параллельное подключение и практический пример.

Смешанное

В одной цепи схема подключения может быть комбинированной – serial+parallel. Часть элементов подключена в параллель, образуя звенья. Эти звенья могут быть включены в последовательную цепочку. Или наоборот – последовательные цепи включаются параллельно.

Комбинированное соединение проводников.

Как вычисляются напряжение, сила тока и электрическая мощность в зависимости от подключения

Параметры электрической цепи рассчитываются по-разному в зависимости от типа подключения. Чтобы разобраться, какова будет сила тока, проходящего через каждое сопротивление, можно воспользоваться первым законом Кирхгофа. Одна из его формулировок гласит, что алгебраическая сумма токов, втекающих в узел, равна сумме токов, вытекающих из узла. Остальные зависимости будут вытекать из данного рассуждения.

При параллельном соединении

Если рассмотреть параллельное соединение, например, трех резисторов, то можно отметить, что втекающий ток I в узле 1 распадается на три ветви I₁, I₂, I₃, причем Кирхгоф утверждает, что их сумма I₁+ I₂+ I₃ = I. В узле 2 все токи стекаются в один ток, и снова I= I₁+ I₂+ I₃.

Цепь из трех элементов в параллель.

Очевидно, что напряжение на каждом резисторе одинаково и равно U, следовательно, по закону Ома:

• I₁=U/R₁;
• I₂=U/R₂;
• I₃=U/R₃;
• I=U/R_общ.

Отсюда U/R_общ= U/R₁+ U/R₂+ U/R₃, после сокращения обеих частей на U получается формула для нахождения общего сопротивления при параллельном соединении резисторов:

1/R_общ= 1/R₁+ 1/R₂+ 1/R_3.

Параллельная цепь из n элементов.

Отсюда следует, что при параллельном соединении общее сопротивление будет меньше наименьшего сопротивления в наборе. При соединении двух резисторов формула принимает вид R_общ=R₁* R₂/(R₁+ R₂).

Также из равенства I=U/R₁+U/R₂+U/R₃ следует, что токи через параллельно включенные резисторы распределяются обратно пропорционально значениям их сопротивлений – чем выше сопротивление, тем ниже ток, и наоборот. Если все резисторы имеют одинаковый номинал, то ток, текущий через каждый из них, находится делением общего тока на количество сопротивлений. Если элементов в сборке три, то через каждый течет треть общего тока, а если параллельно включены n одинаковых резисторов, то через каждый протекает I/n.

Так как электрическая мощность равна P=U*I, а напряжение на каждом резисторе равно, то мощность, выделяемая на каждом элементе, распределяется пропорционально току и обратно пропорционально сопротивлению резистора. Если все элементы одинаковы, то и мощность на них будет рассеиваться одинаковая.

Для наглядности видео.

При последовательном соединении

Если рассматривать последовательную цепь из трех элементов, можно заметить, что ток, втекающий в узел 1 будет равен вытекающему. В узле 2 выполняется то же самое соотношение и так до бесконечности.

Отсюда сила тока в последовательном соединении будет одинакова для любого элемента и равна I. Напряжение, приложенное к цепи и равное I*R, распределится между резисторами:

U=U₁+U₂+U₃=I*R₁+I*R₂+I*R₃ = I* R_общ

После сокращения на I можно найти общее сопротивление цепи. Оно равно сумме составляющих, и общее значение сопротивления будет выше сопротивления любого элемента:

R_общ=R₁+R₂+R₃

Очевидно, что падение напряжения в последовательной цепи прямо пропорционально сопротивлению каждого элемента – чем выше сопротивление, тем выше на нем напряжение. Точно так же, эти соотношения выполняются для цепи из n элементов.

Примеры расчетов

В качестве практических примеров можно рассмотреть несколько вариантов расчетов параметров цепи в разных схемах соединения.

Для резисторов

Самым простым примером расчета будет цепь из двух сопротивлений – 10 Ом и 100 Ом, соединенных в цепочку. К цепи приложено 12 вольт.

Последовательная цепь из двух резисторов.

Сначала надо найти R_общ, оно равно сумме R₁ и R₂. R_общ=100+10=110 Ом. Отсюда ток в цепи I=U/R=12/110=0,109 ампер. Падение на каждом элементе можно вычислить исходя из равенств U₁=I*R₁ и U₂=I*R₂. Отсюда U₁=1,1 В, а U₂=10,9 В. Очевидно, что U₁/U₂=R₁/R₂. На первом элементе будет рассеиваться мощность P₁=U₁*I=1,1*0,109=0,12 ватт (для практики подойдет стандартный компонент на 0,125 ватт), а на втором – P₂=U₂*I=10,9*0,109=1,19 ватт (для практической реализации понадобится двухваттник).

Если соединить эти же два резистора параллельно и подать то же самое напряжение, то параметры распределятся по-другому.

Соединение элементов в параллель.

Сначала надо определить R_общ=R₁*R₂/(R₁+R₂)=110*10/(110+10)=1100/120=9,17 Ом (меньше наименьшего значения в 10 Ом). Общий ток составит I=U/Rобщ=12/9,17=1,31 ампер. Через первый элемент потечет I₁=U/R₁=12/10=1,2 ампер, через второй I₂=U/R₂=12/100=0,12. Очевидно, что I₁+I₂=I (с учетом погрешностей округления). Мощности потребуются такие:

• P₁=I₁*U=1,2*12=14,2 ватт;
• P₂=I₂*U=0,12*12=1,42 ватт.

Если имеется смешанное соединение элементов, надо сначала преобразовать схему к однотипному виду – параллельному или последовательному. Пусть имеется схема следующего вида.

Преобразование смешанной схемы.

В данном случае удобно заменить параллельную сборку R₁ и R₂ на резистор с эквивалентным сопротивлением R₁₂, а R₃ и R₄ – на R₃₄. Сначала находится R₁₂=R₁*R₂/(R₁+R₂)=9,17 Ом. Тем же способом рассчитывается R₃₄=150*5/(150+5)=4,8 Ом. Тогда общее сопротивление эквивалентной цепи будет равно R₁₂+R₃₄=9,17+4,8=13,97 Ом.

Отсюда I=U/R=12/13,97=0,86 ампер. На “гирлянде» R₁R₂ падает U₁₂=I*R₁₂=0,86*9,17=7,87 вольт, а на R₃R₄ падение составит U₃₄= I*R₃₄=0,86*4,8=4,13 вольт. Дальше надо вернуться к исходной схеме и рассмотреть отдельно участок схемы R₁R₂ с найденными параметрами.

Участок цепи, содержащий R1 и R2.

Отсюда I₁=U/R₁=7,87/10=0,787 ампер, I₂=U/R₂=7,87/100=0,0787 ампер. По мощностям – P₁=U*I₁=7,87*0,787=6,2 ватт, P₂= U*I₂=7,87*0,0787=0,62 ватт.

Аналогично рассчитывается и участок, содержащий элементы R₃R₄.

Читайте также

Последовательное и параллельное подключение аккумуляторных батарей

 

Для лампочек

Точно такими же способами можно рассчитать параметры цепи, состоящей из двух или более лампочек накаливания – на практике с такой ситуацией можно столкнуться чаще. Но есть две проблемы. Первая из них – на лампочках и в технических данных на них не указывается сопротивление нити. Его придется пересчитывать исходя из номинального напряжения и мощности. Так как P=U*I, а I=U*R, то P=U²/R, а R=U²/P. Так, для 10-ваттной лампочки на 12 вольт сопротивление нити будет равно 12²/10=144/10=14,4 Ом. Можно рассчитать характеристики цепи для двух последовательно и параллельно соединенных лампочек.

Соединение ламп в цепочку.

В первом случае ток, текущий через каждую лампу будет общим, и равным I=U/Rобщ=12/(14,4+14,4)=12/28,8=0,42 А. На каждой лампе упадет U/2=6 вольт. А электрическая мощность каждого элемента составит 0,42*6=2,5 Вт, что составляет ¼ от номинала лампочки. Такое уменьшение произошло из-за двукратного снижения тока и двукратного снижения напряжения. Естественно, лампочки будут светиться далеко не в полный накал. Чтобы довести яркость свечения до нормальной, придется вдвое увеличивать напряжение, что одновременно вдвое увеличит ток.

Соединение двух лампочек в параллель.

Если лампочки соединить в параллель, то на каждой из них упадет номинальный уровень в 12 вольт. Через каждый элемент потечет I=U/R= 12/14,4=0,83 А, а мощность на каждой лампочке будет равна P=U*I=12*0,83=10 ватт, то есть, номинал. И каждая нить будет светить в полный накал. Но вся цепь будет потреблять 20 ватт и через нее потечет 0,83*2=1,66 А, что вдвое больше значения для одной лампы.

Есть и вторая проблема. В общем случае сопротивление зависит от тока и приложенного напряжения, но у ламп накаливания эта зависимость выражена ярко. Нить в холодном состоянии имеет низкое сопротивление, а номинального значения достигает при прогреве в номинальном режиме. Поэтому данные выше расчеты верны лишь для штатного напряжения 12 вольт. В других условиях характеристики лампы будут другими, и, по большому счету, расчет для параллельного случая неточен – сопротивление нити будет меньше 14,4 Ом. Зато это свойство позволяет применять лампу в качестве стабилизатора тока – при увеличении его значения нить нагреется, сопротивление вырастет, ток упадет примерно до прежнего уровня. При его уменьшении произойдет обратный процесс со снижением уровня накала нити лампочки.

Рекомендуем посмотреть видео урок «Просто физика»

Для светодиодов

Еще сложнее ситуация со светодиодами. В отличие от лампочек они стабилизируют напряжение, причем не всегда, а только после открывания. Иными словами, сначала при росте напряжения на последовательной цепочке (LED+резистор), она ведет себя согласно закону Ома. После того, как светодиод открылся (и начал светиться), увеличение падения на нем прекратилось, и рост напряжения на цепочке ведет к росту тока и увеличению U на резисторе. На полупроводниковом приборе напряжение остается стабильным (в зависимости от технологии изготовления – от 1,2 до 3 вольт или выше), хотя ток через него также растет.

Распределение падений до открывания и после открывания светодиода.

По мере освоения приемов расчета можно научиться анализировать все более сложные схемы, содержащие как параллельное, так и последовательное подключение элементов. Потом можно переходить к следующему этапу – анализ и расчет устройств, содержащих реактивные (а впоследствии – и нелинейные) компоненты.

AP Физика 1 Справка

• Войти
• Биографии репетитора
• Подготовка к тесту
  

  СРЕДНЯЯ ШКОЛА

  • ACT Репетиторство
  • SAT Репетиторство
  • Репетиторство PSAT
  • ASPIRE Репетиторство
  • ШСАТ Репетиторство
  • Репетиторство STAAR

  ВЫСШАЯ ШКОЛА

  • Репетиторство MCAT
  • Репетиторство GRE
  • Репетиторство по LSAT
  • Репетиторство по GMAT

  К-8

  • Репетиторство AIMS
  • Репетиторство по HSPT
  • Репетиторство ISEE
  • Репетиторство ISAT
  • Репетиторство по SSAT
  • Репетиторство STAAR

  Поиск 50+ тестов

• Академическое обучение
  

  репетиторство по математике

  • Алгебра
  • Исчисление
  • Элементарная математика
  • Геометрия
  • Предварительный расчет
  • Статистика
  • Тригонометрия

  репетиторство по естественным наукам

  • Анатомия
  • Биология
  • Химия
  • Физика
  • Физиология

  иностранные языки

  • Французский
  • немецкий
  • Латинский
  • Китайский мандарин
  • Испанский

  начальное обучение

  • Чтение
  • Акустика
  • Элементарная математика

  прочее

  • Бухгалтерия
  • Информатика
  • Экономика
  • Английский
  • Финансы
  • История
  • Письмо
  • Лето

  Поиск по 350+ темам

• О
  
  • Обзор видео
  • Процесс выбора наставника
  • Онлайн-репетиторство
  • Мобильное обучение
  • Мгновенное обучение
  • Как мы работаем
  • Наша гарантия
  • Влияние репетиторства
  • Обзоры и отзывы
  • Освещение в СМИ
  • О преподавателях университета

Звоните прямо сейчас, чтобы записаться на обучение:

(888) 888-0446

Учащиеся, нуждающиеся в помощи AP Physics 1, получат большую пользу от нашей интерактивной программы.
Мы разбираем все ключевые элементы, чтобы вы могли получить адекватную помощь по AP Physics 1.
Имея под рукой обязательные концепции обучения и соответствующие практические вопросы, вы получите много помощи AP Physics 1 в кратчайшие сроки.
Получите помощь сегодня с нашей обширной коллекцией важной информации AP Physics 1.

• AP Физика 1

• Электричество и волны

• Электричество

• Схемы

• Питание цепи

• Ток и напряжение

• Эквивалентное сопротивление

• Закон Ома

• Удельное сопротивление

• Серия

  и параллельный

• Понимание принципиальных схем

• Электростатика

• Закон Кулона

• Электрическая сила между точечными зарядами

• Основы электрического заряда

• Волны

• Эффект Доплера

• Частота и период

• Гармоники и стоячие волны

• Продольные и поперечные волны

• Звуковые волны

• Длина волны и амплитуда

• Волны и скорость

• Ньютоновская механика

• Круговое, вращательное и гармоническое движение

• Круговое и вращательное движение

• Угловой момент

• Угловая скорость и ускорение

• Центростремительная сила и ускорение

• Другие концепции кругового и вращательного движения

• Период и частота

• Момент затяжки

• Гармоничное движение

• Другие гармонические системы

• Маятники

• Период и частота гармонического движения

• Пружины

• Сил

• Основы силы и законы Ньютона

• Силовые диаграммы

• Первый закон Ньютона

• Второй закон Ньютона

• Третий закон Ньютона

• Другие основы силы

• Особые силы

• Сила трения

• Нормальная сила и вес

• Другие силы

• Сила пружины

• Напряжение

• Универсальная гравитация

• Линейное движение и импульс

• Основы перемещения, скорости и ускорения

• Импульс и Импульс

• Движение в одном измерении

• Движение в двух измерениях

• Работа, энергия и мощность

• Сохранение энергии

• Гравитационная потенциальная энергия

• Кинетическая энергия

• Другая потенциальная энергия

• Сила

• Работа

Если вы ищете помощь в изучении AP Physics 1, то вы, вероятно, также готовитесь к экзамену AP в конце года. Подготовка к экзамену может быть напряженной, но поиск качественных бесплатных учебных материалов может значительно облегчить вашу проверку. Если вы в настоящее время проходите AP Physics 1, вам может быть полезно использовать бесплатный ресурс «Учись по концепции» Varsity Tutors’ Learning Tools. Обучение по понятиям построено как учебный план, но в нем не просто перечислены понятия, которые вам необходимо знать. Нужны ли вам лучшие репетиторы по физике в Шарлотте, репетиторы по физике в Колумбусе или лучшие репетиторы по физике в Ирвине, работа с профессионалом может вывести ваше обучение на новый уровень.

Возможно, самым полезным аспектом Learn by Concept являются включенные примеры вопросов AP Physics 1. Обучение по концепции разбито на основные категории и подкатегории, каждая из которых включает соответствующие примеры вопросов. Каждый вопрос проверяет одну из концепций, которые вам необходимо знать. Если хотите, вы можете просмотреть раздел «Изучение концепций» раздел за разделом и попытаться ответить на каждый из включенных вопросов. После этого вы сможете сравнить свой ответ с правильным ответом и просмотреть приложенное объяснение, разъясняющее процесс и концепции, используемые для получения правильного ответа. Взаимодействие является ключевым компонентом того, что делает эту помощь полезной для изучения. Используя Learn by Concept, вы получите углубленное упражнение по физике AP, основанное на вопросах, по каждой теме, которую вам нужно знать для экзамена. Репетиторы Varsity Tutors предлагают ресурсы, такие как бесплатные практические тесты AP Physics 1, которые помогут вам в самостоятельном обучении, или вы можете подумать о репетиторе AP Physics 1 

Еще одним важным аспектом ресурса Learn by Concept является его мобильность. Поскольку все средства обучения доступны в Интернете, вы сможете получить доступ к бесплатной практике AP Physics 1, где бы у вас ни было подключение к Интернету. Независимо от того, где вы находитесь, когда вы найдете время для учебы, у вас не будет проблем с продолжением подготовки. Вы даже можете загрузить мобильное приложение Varsity Tutors Learning Tools, чтобы было еще проще просматривать некоторые обзоры AP Physics. В дополнение к справочному разделу AP Physics 1 и урокам AP Physics 1 вы также можете рассмотреть некоторые из наших карточек AP Physics 1 Flashcards.

The Learn by Concept for AP Physics 1 — это всеобъемлющий ресурс, который охватывает все темы, которые вам необходимо знать к концу года, в том числе:

— Электричество и волны

— Ньютоновская механика

— Силы

— Работа, энергия и мощность

— Цепи

— И многие другие.

Где бы вы ни находились в учебном процессе, Learn by Concept может оказаться полезным. Это может служить напоминанием о понятиях, которые вы уже рассмотрели, или отправной точкой, от которой вы можете отталкиваться, продолжая обзор теста. После того, как вы ознакомились с использованием «Учись по концепции», вы можете ознакомиться с некоторыми другими полезными учебными материалами — все они абсолютно бесплатны и доступны в любое время. Вы найдете карточки, вопрос дня, а также концептуальные и полные практические тесты AP Physics 1. Попробуйте создать свой собственный индивидуальный план обучения, просмотрев «Учись по концепции». Оттуда вы можете использовать другие средства обучения по своему усмотрению. Все инструменты обучения Varsity Tutors предназначены для совместного использования, поэтому, как бы вы ни решили структурировать обзор теста AP Physics, у вас будет множество полезных вариантов на выбор.

Все ресурсы AP Physics 1

7 Диагностические тесты
170 практических тестов
Вопрос дня
Карточки
Learn by Concept

Цепи серии

— базовое электричество

Электрические цепи

Три закона для последовательных цепей

Существуют три основных соотношения, касающихся сопротивления, тока и напряжения для всех последовательных цепей. Важно, чтобы вы усвоили три основных закона для последовательных цепей.

Сопротивление

Всякий раз, когда отдельные сопротивления соединены последовательно, они имеют тот же эффект, что и одно большое комбинированное сопротивление. Поскольку в последовательной цепи есть только один путь для протекания тока, и поскольку каждый из резисторов находится на линии, чтобы действовать как противодействие этому протеканию тока, общее сопротивление представляет собой комбинированное сопротивление всех встроенных резисторов.

Общее сопротивление последовательной цепи равно сумме всех отдельных сопротивлений в цепи .

Рт = Р1 + Р2 + Р3…

Используя эту формулу, вы находите, что общее сопротивление цепи составляет:

RT = 15 Ом + 5 Ом + 20 Ом = 40 Ом

Рис. 16. Последовательная схема

 

 

 

 

 

 

 

Текущий

Поскольку в последовательной цепи существует только один путь для потока электронов, ток в любой точке цепи имеет одинаковую величину.

Полный ток в последовательной цепи равен току через любое сопротивление цепи.

ИТ = И1 = И2 = И3…

Учитывая 120 В в качестве общего напряжения и определяя общее сопротивление цепи как 40 Ом, теперь вы можете применить закон Ома для определения полного тока в этой цепи:

IT = 120 В/ 40 Ом = 3 А

Этот общий ток цепи будет оставаться одинаковым для всех отдельных резисторов цепи.

Напряжение

Прежде чем какой-либо ток будет протекать через сопротивление, должна быть доступна разность потенциалов или напряжение. При последовательном соединении резисторов они должны «делить» общее напряжение источника.

Общее напряжение в последовательной цепи равно сумме всех отдельных падений напряжения в цепи.

Когда ток проходит через каждый резистор в последовательной цепи, он создает разность потенциалов на каждом отдельном сопротивлении. Это обычно называют падением напряжения, и его величина прямо пропорциональна значению сопротивления. Чем больше значение сопротивления, тем выше падение напряжения на этом резисторе.

ЭТ = Е1 + Е2 + Е3…

Используя закон Ома, вы можете определить напряжение на каждом резисторе.

3 А × 15 Ом = 45 В

3 А × 5 Ом = 15 В

3 А × 20 Ом = 60 В

Общее напряжение источника равно сумме отдельных падений напряжения:

45 В + 15 В + 60 В = 120 В

 

Обрыв в последовательной цепи

Если вводится обрыв, ток в цепи прерывается. Если ток отсутствует, падение напряжения на каждом из резистивных элементов равно нулю. Однако разность потенциалов источника появляется поперек обрыва. Если вольтметр подключен через разомкнутую цепь, показания будут такими же, как если бы он был подключен непосредственно к клеммам источника питания.

Рис. 17. Разомкнутая цепь

Последствия падения и потери линии

Медь и алюминий используются в качестве проводников, потому что они мало противодействуют току. Хотя при простом анализе цепей сопротивлением часто пренебрегают, в практических приложениях может возникнуть необходимость учитывать сопротивление линий.

Отвод линии

Рисунок 18. Падение напряжения

 

Поскольку через каждую линию с сопротивлением 0,15 Ом протекает ток 10 А, на каждой линии возникает небольшое падение напряжения. Это падение напряжения на линейных проводах обычно называют падение строки .

Поскольку линий две, общее падение составляет 2 × 1,5 В = 3 В. Чистое напряжение на нагрузке (117 В) меньше напряжения источника.

В некоторых ситуациях может быть необходимо использовать более крупные проводники с меньшим сопротивлением, чтобы падение напряжения в линии не слишком сильно снижало напряжение нагрузки.

Потеря линии

Другим термином, связанным с проводниками, являются потери в линии. Это потери мощности, выраженные в ваттах и ​​связанные с рассеиванием тепловой энергии при протекании тока через сопротивление линейных проводников.